甚麼是雷達與視頻融合偵測?

雷達與視頻融合偵測把雷達的距離與速度量測,與攝影機的影像分類結合成同一組偵測結果。雷達負責在惡劣光線與天氣下確認有目標存在及其移動狀態,影像負責判斷目標是人、車輛或其他物體。

雷達與影像的互補關係

雷達以發射電磁波並接收回波的方式量測目標的距離與徑向速度,其偵測能力不依賴環境照明,在夜間、雨霧及強逆光條件下仍可維持穩定輸出。但雷達回波本身不含外觀資訊,難以區分行人與大型動物,亦不能提供可供人員核對的畫面。

影像分析則相反:攝影機能提供可視畫面與目標類別判斷,卻受照明、逆光、雨水與鏡頭污損影響,並且難以直接量測距離與速度。實務上單靠影像的周界偵測,常因樹影搖動、雨絲、飛蟲及光線變化產生誤報,令值班人員逐漸忽略提示。

融合的做法是把兩種感測結果在同一坐標系內對齊,只有當雷達確認有具備移動特性的目標,而影像亦把該位置的目標分類為關注類別時,系統才判定為有效事件。部分方案進一步以雷達提供的位置資料驅動雲台機自動推近追蹤,令告警同時附帶可辨識的畫面。

雷達:測距測速

以電磁波回波量測距離與徑向速度,不依賴照明,雨霧夜間仍可偵測,但無外觀資訊。

影像:分類與核證

提供可視畫面與目標類別判斷,便於人員核對,但受光線、雨水及鏡頭污損影響。

融合:條件收斂

兩種來源在同一坐標系內對齊後互相確認,減少單一來源引致的誤報。

融合偵測與單一感測方案的分別

下表比較常見周界偵測方式所能提供的資料與限制,屬技術類別說明。

偵測方式可得資料夜間與惡劣天氣主要限制
影像分析偵測目標畫面與類別受照明與雨霧影響較明顯樹影、雨絲與光線變化易造成誤報
雷達偵測距離、方位與徑向速度不依賴照明,受天氣影響較小無畫面可供核對,難以細分目標種類
紅外對射遮斷訊號的通斷狀態不依賴照明只知有物體通過,無位置與類別資料
雷達與視頻融合位置、速度、類別及畫面兩者互補,維持較穩定輸出需精確對齊與校正,安裝與調校工序較多

融合方案的成效取決於兩種感測的覆蓋範圍是否重疊得宜。若雷達可偵測距離遠超攝影機可辨識距離,遠處目標只會有位置而無可用畫面;反之亦然。設計時應以兩者的有效範圍交集規劃告警區。

部署與校正流程

  1. 界定需要保護的邊界——在平面圖標示周界線、可能入侵路徑及不需告警的公共通道範圍。
  2. 核算雷達覆蓋——按型號規格所列的偵測範圍與方位角規劃安裝點,並留意地形起伏與遮擋物造成的盲區。
  3. 配對攝影機視場——確認攝影機在雷達覆蓋範圍內具備足夠的辨識像素密度,必要時加設雲台機負責推近。
  4. 坐標對齊校正——按型號程序把雷達坐標與影像畫面對應,並以人員在多個已知位置行走核對標示是否落在正確位置。
  5. 設定融合條件與區域——設定需同時滿足的條件、目標類別、最低速度及排除區域,避免公共通道正常人流觸發。
  6. 實測與紀錄——分別在日間、夜間及雨天測試,記錄有效偵測與誤報情況,並把設定與校正參數寫入竣工文件。

香港周界環境的實際考慮

香港的獨立屋苑、學校、貨倉及水務或電力設施周界常見背靠山坡或緊鄰公共通道。山坡一側容易受樹木搖動與野生動物影響,單靠影像偵測誤報頻密;公共通道一側則不能對正常行人告警。融合方案在此類環境的作用,在於以速度與類別條件把搖動的植物與偶然經過的行人區分開來,並以排除區域處理通道範圍。

安裝條件方面,香港樓宇天台與圍牆頂部空間有限,雷達與攝影機需靠近安裝以簡化坐標對齊,同時要避開金屬欄河、招牌與空調機組造成的反射與遮擋。颱風季節的風力亦要求支架具備足夠剛性,因為雷達與影像一旦相對位置改變,原有的對齊校正即失效,需重新校正。

由於此類系統會覆蓋樓宇邊界以外的範圍,容易把公共道路或鄰近私人地方納入監察。《個人資料(私隱)條例》(香港法例第486章)及個人資料私隱專員公署有關閉路電視監察的指引要求收集範圍與目的相稱,實務上應以排除區域及遮蔽區限制覆蓋,並保留設計說明與範圍圖,以便日後查詢時交代。 涉及範圍界定的規劃工作,建議於CCTV閉路電視安裝工程初期已與工程師一併確認覆蓋範圍。

不確定如何應用於實際環境?我們的工程師可按現場情況提供建議,免費解答及報價。

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常見問題

雷達融合偵測可以完全消除誤報嗎?
不可以,但一般能明顯減少單一來源造成的誤報。融合以兩種感測互相確認為條件,過濾掉只在影像中出現的光影變化,以及只在雷達中出現而無對應目標類別的回波。仍可能出現誤報的情況包括大型動物、被風吹動的大型物件,以及雷達受金屬結構反射造成的虛假回波。
雷達偵測範圍是否等於可辨識距離?
不等於。雷達可能在攝影機仍未能辨識目標細節的距離上就已偵測到移動物體。此情況下告警只有位置與速度資料而無可用畫面,值班人員無法核實。設計時應以雷達覆蓋與攝影機有效辨識範圍的交集作為主要告警區,較遠範圍可設為預警而非正式告警。
下雨或起霧時系統仍可運作嗎?
雷達受降雨與霧的影響一般小於可見光影像,因此仍能維持目標偵測與測距;但影像分類的準確度會下降,可能導致融合條件較難同時滿足。實務做法是為惡劣天氣設定較寬鬆的確認條件或改為預警模式,並在驗收階段實際在雨天測試,記錄表現差異。
融合系統需要哪些日常維護?
主要有三項:檢查鏡頭與雷達罩面是否被灰塵、鹽霧或蛛網覆蓋;檢查支架固定件是否鬆動,因為相對位置改變會令坐標對齊失效;以及定期以人員在已知位置行走核對標示位置與告警是否正常。香港雨季前後宜各作一次檢查,並把結果記入維護紀錄。
已有周界攝影機是否可以加裝雷達?
視乎現有攝影機與管理平台是否支援融合功能與坐標對齊。部分方案要求雷達與攝影機屬同一系統並由平台完成對齊,亦有方案以雷達輸出訊號觸發現有系統的聯動動作,例如驅動雲台機轉往指定預置位。評估前應先確認現有系統的聯動介面與平台支援情況。

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